JPH04290A - 直流モータ定速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流モータの定速度制御装置に係り、特に自動
・半自動アーク溶接機のワイヤ送給用モータ、台車用モ
ータ等の定速度制御に好適な装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、自動・半自動アーク溶接機のワイヤ送給用モータ
や台車用モータのような直流モータを定速度制御する装
置の一例として、第４図に示すように、モータ速度設定
回路６からのモータ設定速度に対応した基準電圧■、と
直流モータ５に直結されたタコジェネレータ８の出力電
圧■６を士■。

のヒステリシスをもつコンパレータ９で比較し、コンパ
レータ９の出力信号を起動スイッチｌＯを介してトラン
ジスタチョッパ３、ベース信号増幅器４からなるモータ
駆動回路２に加え、直流モータ５と駆動用直流型＃１の
間に接続されたモータ駆動回路２をオン、オフさせるよ
うにしたものがある（以下、チョッパ方式という）。タ
コジェネレータ８の出力電圧■。と基準電圧Ｖ１、ヒス
テリシス±ＶＨの関係は第５図のようになり、ＶＧくＶ
ａ−ＶＨになったときモータ駆動回路２をオンにしＶＧ
＞Ｖ、＋ＶＨになったときモータ駆動回路２をオフにし
て、ｖＧが抵抗１４．１５の値により定まる±ＶＨのヒ
ステリシス幅内に収まるように直流モータ５の定速度制
御が行われる。

また、図示は省略するが、タコジェネレータを使わない
別の例として、交流電圧のゼロ点におけるモータ誘起電
圧を基準電圧と比較し、その偏差に応じて直流モータと
駆動用交流電源の間に接続したサイリスタの点弧位相を
制御することにより直流モータを定速度制御するものが
知られている（以下、サイリスタ位相制御方式という）
。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術のうちチョッパ方式は、制御周波数を５０
０Ｈｚ程度迄とれるため、回転速度の脈動（ハツチング
）が小さく、電力効率も良好であるが、タコジェネレー
タを直結するため、モータの構造が複雑で高価になると
ともに、タコジェネレータと制御装置の間を接続する信
号線が２本必要で、溶接機のワイヤ送給用モータや台車
用モータのようにモータを遠隔で制御する場合に、制御
３１Ｎケーブルが重くなるとうい欠点がある。

一方、サイリスク位相制御方式は、制御周波数が電源周
波数の２倍に抑えられているため、チョッパ方式に比べ
て回転速度の脈動が大きいこと、位相制御によるため力
率が悪く、電源トランスの容量が大きくなることが欠点
である。

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の直流モータ定速度制
御装置は、直流モータと駆動用直流電源との間に接続さ
れたモータ駆動回路と、モータ設定速度に対応した基準
電圧を出力するモータ速度設定回路と、モータ端子電圧
を入力とするモータ電圧検出回路と、前記モータ電圧検
出回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較して、前記モ
ータ電圧検出回路の出力電圧がヒステリシス幅の下限よ
り低くなったとき、およびヒステリシス幅の上限より高
くなったときに出力の極性が反転し、前記モータ駆動回
路をオン、オフさせるコンパレータとからなり、前記モ
ータ電圧検出回路は、前記モータ駆動回路のオン時にモ
ータ誘起電圧の上昇時定数と同しかそれよりも小さい時
定数で入力電圧を遅らせて出力側に伝達する遅れ要素と
、前記モータ駆動回路のオフ時に、オン時に比べ十分小
さい時定数で出力電圧を入力電圧に追従して変化させる
ための時定数切換手段を有する構成としたものである。

〔作用〕

直流モータは、電源電圧が印加されたときは、電機子に
誘起電圧にさからって電流が流れ、トルクを発生するが
、電源電圧が印加されていないときはジェネレータとし
て動作し、回転速度に比例した誘起電圧がモータ端子電
圧となって現われる。

そこで、タコジェネレータを使わないでモータ回転速度
を検出する手段として、次のようなモータ電圧検出回路
により、電源電圧が印加されているときもモータ端子電
圧から誘起電圧に近似して変化する電圧をつくり出すこ
とを考えた。

モータ電圧検出回路は、モータ駆動回路がオンのとき、
すなわちモータに電源電圧が印加されているときは、遅
れ要素を介してモータ誘起電圧の上昇時定数と同じかそ
れよりも小さい時定数で入力電圧を遅らせて出力側に伝
達し、またモータ駆動回路がオフで、モータに電源電圧
が印加されていないときは、時定数切換手段により回路
時定数を前記遅れ要素の時定数より十分小さくして、出
力電圧を入力電圧に追従して変化させるように働く。

前記遅れ要素の時定数がモータ誘起電圧の上昇時定数と
同じかそれよりも小さいければ、モータ電圧検出回路の
出力電圧をコンパレータの一方の入力とし、他方の入力
である基準電圧と比較することで、原理的には第４図、
第５図に示したちのとほぼ同様にヒステリシス幅内で直
流モータを定速度制御することができるが、もし前記遅
れ要素の時定数がモータ誘起電圧の上昇時定数より大き
いと、モータ駆動回路がオフになったとき、モータ電圧
検出回路の出力電圧をモータ誘起電圧に追従して変化さ
せることができず、ヒステリシス幅内での定速度制御は
不可能である。

したがって、負荷の変化や電源電圧の変化によリモータ
誘起電圧の上昇時定数が変化することを考慮して、前記
遅れ要素の時定数が常にモータ誘起電圧の上昇時定数よ
りも小さくなるように回路定数を定めれば、ヒステリシ
ス幅内での定速度制御ができることになる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例の回路構成を示す。

同図において、１はモータ駆動用直流電源、２はトラン
ジスタチョッパ３とベース信号増幅器４で構成されるモ
ータ駆動回路、５は直流モータ（電機子）、６はモータ
設定速度に対応した基準電圧Ｖ、を出力するモータ速度
設定回路、７はモータ電圧検出回路、９は抵抗１４．１
５により決定される±ＶＨのヒステリシスをもつコンパ
レータ、１０は起動スイッチである。

モータ電圧検出回路７は抵抗１１とコンデンサ１２の直
列回路からなる遅れ要素を有し、モータ端子電圧ＶＭを
入力としてコンデンサ１２を抵抗１１を通して充電する
とともに、抵抗１１に並列に接続したダイオード１３を
時定数切換手段として、コンデンサ１２の放電は抵抗１
１でなくダイオード１３を通して行い、コンデンサ１２
の電圧ＶＦＩを出力電圧とするように構成されている。

コンパレータ９のマイナス入力端子には前記モータ電圧
検出回路７の出力電圧ＶＦＩが印加され、プラス入力端
子に印加された基準電圧Ｖ、と比較される。

第２図は第１図中のモータ端子電圧Ｖ、　、コンデンサ
電圧ＶＦＩＩおよびモータ誘起電圧ｅと基準電圧ｖ１、
ヒステリシス±ＶＨの関係を横軸に時間をとって示した
ものである。

次に、第２図を参照して本実施例の作用を説明する。

（１）　　休止中（スイッチ１０オフ）Ｖ、ＩＩ＜Ｖ、
−ＶＨの条件によりコンパレータ９の出力はハイレベル
となり、モータ駆動回路２をオンにしようとするが起動
スイッチｌＯがオフであるため、モータ駆動回路２は動
作しない。

（２）起動時（スイッチ１０オン） 起動初期はＶｙｍ＝ＯであるためＶＦｌくＶｍ■イの条
件によりコンパレータ９の出力はハイレベルとなり、モ
ータ駆動回路２をオンにする。

モータ駆動回路２がオンになると、直流モータ５には駆
動用直流電源１の電圧が直接印加されるが、コンデンサ
１２は抵抗１１を通して充電されるため、コンデンサの
電圧Ｖ□の立上りは遅れ、その間モータ駆動回路２のオ
ンの状態が続き、直流モータ５を加速させる。

コンデンサの電圧Ｖ□が上昇してＶ　Ｆｌ　〉Ｖ　ｍ＋
ＶＷになると、コンパレータ９の出力はハイからロウに
反転し、モータ駆動回路２をオフにする。このとき、抵
抗１１とコンデンサ１２による遅れ要素の時定数はモー
タ誘起電圧（モータ回転速度）の上昇時定数よりも小さ
く設定されているため、モータ誘起電圧ｅは未だ低い状
態にある（６＜Ｖ、　　Ｖ＊）。したがって、モータ駆
動回路２がオフになると同時に、コンデンサ１２はダイ
オード１３を通して急速に放電する。放電に伴いＶ□＜
Ｖ、−ＶＨになると、コンパレータ９の出力はロウから
ハイに反転し、モータ駆動回路２を再度オンにする。し
たがって、コンデンサ１２は再度充電を開始し、モータ
誘起電圧ｅがＶ、−ＶＨ以上になるまで上記と同じ動作
を繰り返す（第２図Ａ点−Ｂ点）。

（３）　　定常動作領域 モータ駆動回路２のオン、オフ繰り返しによりモータ誘
起電圧ｅがＶ、−Ｖ、より高くなると、モータ駆動回路
２がオフになった時点でコンデンサ１２の電圧ＶＦＩは
、Ｖ、＋ＶＨからモータ誘起電圧ｅまでは急速に低下す
るが、そこでクランプされる（第２図Ｂ点）。したがっ
て、■□＜ＶＩＩ−Ｖ、にはならず、モータ駆動回路２
はすぐにはオンにならない。

モータ駆動回路２のオフにより、モータ５の回転速度が
低下し、モータ誘起電圧ｅがＶ。

Ｖ、ｌより低くなると、それに追従してコンデンサ１２
の電圧■□もＶ□＜Ｖａ−Ｖイとなるため、コンパレー
タ９の出力がロウからハイに反転し、モータ駆動回路２
をオンにする。以降、上記と同じ動作が繰り返され、モ
ータ誘起電圧ｅを■１±Ｖ□の範囲内に保つように直流
モータ５の定速度制御が行われる（第２図Ｂ点以降）。

以上は本発明の一実施例について述べたものであって、
モータ電圧検出回路の遅れ要素はＣＲ直列回路に限らず
、さらに精密な定速度制御を行うためにリニアｉｃを用
いて遅れ要素を構成することもできる。また、時定数切
換手段として、ダイオード１３の代わりにアナログスイ
ッチを用い、このアナログスイッチをモータ駆動回路２
がオフのときのみ閉じるようにコンパレータ９の出力を
利用して制御してもよい。

第３図に遅れ要素としてリニアＩＣを用いたモータ電圧
検出回路の構成例を示す。同図において１６．１７は演
算増幅器、１８〜２３は抵抗、２４はコンデンサ、２５
はダイオードであり、抵抗１８は第１図の抵抗１１に、
コンデンサ２４は第１図のコンデンサ１２に、ダイオー
ド２５は第１図のコンデンサ１３に相当する。演算増幅
器１７は前段の演算増幅器１６の出力を極性反転してコ
ンパレータ９に加えるためのものである。

〔発明の効果〕

本発明の直流モータ定速度制御装置は、モータ端子電圧
からモータ誘起電圧に近似して変化する電圧をつくり出
し、この電圧をコンパレータの被比較人力としてモータ
駆動回路をオン、オフさせるようにしたので、タコジェ
ネレータを使わずに、回転速度の脈動が小さく、かつ電
力効率の良い直流モータの定速度制御を行うことができ
、タコジェネレータを用いた従来のチョッパ方式に比べ
、モータの構造が簡単で安価になり、またモータを遠隔
で制御する場合、制御装置とタコジェネレータとの間を
接続する信号線が不要になることから制御ケーブルを軽
量化できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の実施例の動作説明図、第３図は第１図中のモータ電
圧検出回路の他の例を示す回路図、第４図は直流モータ
定速度制御装置の従来例の回路図、第５図は従来例の動
作説明図である。 １・・・駆動用直流電源、２・・・モータ駆動回路、５
・・・直流モータ、６・・・モータ速度設定回路、７・
・・モータ電圧検出回路、９・・・コンパレータ、１１
．１８・・・遅れ要素の抵抗、１２．２４・・・遅れ要
素のコンデンサ、１３、２５・・・時定数切換用ダイオ
ード。 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流モータと駆動用直流電源との間に接続されたモ
   ータ駆動回路と、モータ設定速度に対応した基準電圧を
   出力するモータ速度設定回路と、モータ端子電圧を入力
   とするモータ電圧検出回路と、前記モータ電圧検出回路
   の出力電圧と前記基準電圧とを比較して、前記モータ電
   圧検出回路の出力電圧がヒステリシス幅の下限より低く
   なったとき、およびヒステリシス幅の上限より高くなっ
   たときに出力の極性が反転し、前記モータ駆動回路をオ
   ン、オフさせるコンパレータとからなり、前記モータ電
   圧検出回路は、前記モータ駆動回路のオン時にモータ誘
   起電圧の上昇時定数と同じかそれよりも小さい時定数で
   入力電圧を遅らせて出力側に伝達する遅れ要素と、前記
   モータ駆動回路のオフ時に、オン時に比べ十分小さい時
   定数で出力電圧を入力電圧に追従して変化させるための
   時定数切換手段を有することを特徴とする直流モータ定
   速度制御装置。